X-4

נורת'רופ X-4 בנטאם
	X-4 בנטאם
מאפיינים כלליים
סוג	מטוס ניסוי
ארץ ייצור	ארצות הברית
יצרן	נורת'רופ
טיסת בכורה	15 בדצמבר 1948
צוות	1
יחידות שיוצרו	2
משתמש ראשי	חיל האוויר של ארצות הברית, הסוכנות הלאומית לאווירונאוטיקה
אורך	7.1 m
גובה	4.5 m
מוטת כנפיים	8.2 m
משקל ריק	2,540 kg
משקל המראה מרבי	3,550 kg
מהירות מרבית	1,035 קמ"ש
סייג רום	13,000 רגל (44,000 מטר)
דחף	14.2 kN
	2 × Westinghouse J30 turbojet
	2 × Westinghouse J30 turbojet
תרשים

נורת'רופ X-4 בנטאם (באנגלית: Northrop X-4 Bantam) היה מטוס ניסוי סילוני דו מנועי קטן, שיוצר על ידי חברת נורתרופ בשנת 1948. למטוס לא היו משטחי זנב אופקיים, במקומם היו לו משטחים מיוחדים שנקראים elevons, ששלטו על העלרוד והגלגול, דומים למערכות שהיו למטוס הרקטי מסרשמיט 163 ששירת את הלופטוואפה בגרמניה הנאצית. מספר מומחי אוויאוניקה הציעו שביטול הזנב האופקי יחסל את בעיות היציבות שנובעות מהאינטרקציה של גלי ההלם העל קוליים בין הכנף למייצבים האופקיים. הרעיון היה ראוי אך מערכות בקרת הטיסה הזמינות בזמן זה לא אפשרו הצלחה ל-X-4.

פיתוח

שני מטוסי X-4 נבנו על ידי חברת נורת'רופ. המטוס הראשון נמצא במצב רעוע מאד כבר לאחר הטיסה העשירית ולכן קורקע אחרי עשר הטיסות הראשונות, ולאחר מכן שימש כמקור חלקי חילוף למטוס השני. בזמן שנבדק, בשנים 1950-1953, על ידי High-Speed Flight Research Station של הסוכנות הלאומית לאווירונאוטיקה (כיום בסיס חיל האוויר אדוארדס), מטוס הX-4 חסר ה"חצי" זנב הציג בעיית יציבות אורכית (porpoising) ככל שהתקרב אל מהירות הקול. הוסק מכך שמטוסים בעלי "חצי" זנב לא יכולים לטוס במהירויות על קוליות (עם מערכות בקרת הטיסה של אותם ימים).

בשנות ה-40 היה מקובל לחשוב כי עיצוב ללא מייצבים אופקיים ימנע את האינטראקציה של גלי הלם בין הכנף למייצבי הכנף, דבר שהיווה ככל הנראה מקור לבעיות יציבות במהירויות תת-קוליות של עד 0.9 מאך. שני מטוסים כבר נבנו לפני כן בתצורה בעלת "חצי" כנף זו. המטוס הרקטי, מסרשמיט 163 הוטס על ידי גרמניה הנאצית במלחמת העולם השנייה, והמטוס הבריטי, דה האבילנד 108, שנבנה לאחר המלחמה. חילות האוויר של צבא ארצות הברית חתמו על חוזה עם חברת נורת'רופ ב-11 ביוני 1946, לבניית שני מטוסי X-4. נורת'רופ נבחרה בגלל הניסיון שלה עם מטוסים בעלי כנפיים מיוחדות, כגון הNorthrop N-9M, הYB-35 והYB-49.

המטוס היה מטוס קומפקטי מאד, גדול דיו להכיל שני מנועי סילון מסוג Westinghouse J30, טייס, מכשור מצומצם, ודלק המספיק לכ-45 דקות טיסה. כמעט כל עבודות התחזוקה על המטוס יכלו להיעשות ללא צורך בסולם או מגבה מיוחד. אדם שעמד על הקרקע יכול היה להסתכל בקלות לתוך תא הטייס. למטוס היו מדפים מתפצלים שיכלו לשמש גם כמעצורי אוויר.

היסטוריה מבצעית

מטוס הX-4 הראשון נמסר לבסיס חיל האוויר אדוארדס שבקליפורניה, בנובמבר 1948. הוא עבר בדיקות הסעה והמריא לראשונה ב-15 בדצמבר 1948 עם טייס הניסוי של נורת'רופ, צ'ארלס טאקר. גשמי חורף גרמו להצפות לאחר מכן ומנעו ביצוע טיסות נוספות עד לאפריל 1949. הX-4 נמצא רעוע מאד במחינה מכנית כבר לאחר 10 טיסות וקורקע. הX-4 השני נמסר במהלך ההפסקה של הטיסות ונמצא אמין יותר מהמטוס הראשון. הוא טס בסך הכל 20 טיסות על ידי חברת נורת'רופ. למרות זאת, חברת נורת'רופ המשיכה את טיסות הקבלן שלה עד פברואר 1950, אז נמסרו שני המטוסים לחיל האוויר של ארצות הברית, ולNACA. הX-4 הראשון מעולם לא טס שוב, וסיפק חלקי חילוף עבור המטוס השני.

NACA ביצעה מספר טיסות ניסוי עם הX-4 השני עם טייסים מחיל האוויר. אלה כללו את צ'אק ייגר, פרנק קנדל האוורסט הבן, אל בויד, ריצ'רד ג'ונסון, פרד אסקני, ארתור מאריי וג'ק רידלי. הטיסות נעשו בחודשים אוגוסט וספטמבר 1950. הטיסה הראשונה של טייס NACA נעשתה על ידי ג'ון ה. גריפית' ב-28 בספטמבר 1950.

הטיסות שביצעה NACA עם הX-4 ונמשכו מסוף 1950 עד מאי 1951, התמקדו ברגישות של כלי הטיס לעלרוד. הטייסים גריפית' וסקוט קרוספילד ציינו כי במהירות של 0.88 מאך, החלה תנודה הולכת וגוברת אותה תיארו כ"נסיעה על כביש חצץ". הגדלת המהירות גרמה גם לכך שהאף נטה מטה. תופעה זו תועדה גם במסרשמיט 163A ב-1941. חמור מהנטייה מטה, המטוס החל לנטות בכל שלושת הצירים. דבר זה היה אחד ממבשרי תופעת הצימוד האינרציאלי, תופעה שהיוותה אתגר גדול בשנים הבאות.

כדי לשפר את היציבות הרעועה, מהנדסי הפרויקט החליטו להגדיל את עובי הקצה הנגרר של המדפים\בלמי אוויר. רצועות עץ בלזה הוכנסו בין המדפים לבלמי אוויר, מה שגרם להם להישאר פתוחים בזווית של 5 מעלות. המבחן הראשון של המטוס בצורה זו בוצעה ב-20 באוגוסט 1951, על ידי טייס NACA וולטר ג'ונס. בדיקה שנייה נעשתה על ידי קרוספילד באוקטובר. התוצאות היו חיוביות, וג'ונס ציין כי איכות הטיסה של הX-4 השתפרה מאד ולמטוס לא היו בעיות שליטה עד למהירות של 0.92 מאך.

רצועות הבלזה הוסרו, והX-4 עבר סדרת טיסות מבחן לבדיקת מאפייני הנחיתה שלו. על ידי פתיחת בלמי האוויר, הlift-to-drag ratio הופחת לייחס של פחות מ-3:1. דבר זה סיפק מידע עבור המטוסים הרקטיים שיוצרו בשנים שאחר כך. הבדיקות נמשכו עד אוקטובר 1951, כשהמטוס קורקע עד מרץ 1952, עקב דליפת דלק מכנף המטוס. במרץ חודשו מבחני הנחיתה. גם טייסי NACA ג'ו ווקר, סטנלי באטצ'הארד וג'ורג' קופר התנסו בטיסה על המטוס.

תוצאות הבדיקות עם עץ הבלזה היו מעודדות, והם הוחזרו למקומם. הטיסה הראשונה נעשתה על ידי ג'ונס ב-19 במאי 1952, אבל אחד המנועים נפגע במהלך הטיסה, ורק באוגוסט נמצא מנוע חליפי. כשהטיסות חודשו, הם הראו כי השינויים אכן מועילים למטוס להגיע עד 0.91 מאך לפני שהחלו הרעידות והנטייה מטה (לעומת 0.74 מאך ללא הלוחות). עם זאת, במהירות גדולה יותר מ-0.91 מאך שבו הרעידות.

במאי 1953, רצועות הבלזה הוצאו שוב, והיציבות הדינמית של הX-4 במצבו המקורי נבדקה שוב. זה היה פרויקט הגמר של ה-X-4, שביצע את טיסתו ה-81 והאחרונה ב-29 בספטמבר 1953. שני המטוסים שרדו את המבחנים. ה-X-4 הראשון הועבר לאקדמיה של חיל האוויר האמריקאי, קולורדו ספרינגס, קולורדו, בטרם חזר לבסיס חיל האוויר אדוארדס. מטוס ה-X-4 השני הגיע למוזיאון הלאומי של חיל האוויר של ארצות הברית שם נשאר בתצוגה.

החשיבות העיקרית של הX-4 הייתה להוכיח שהעיצוב שנבחר לא מתאים למהירויות קרובות למאך 1, עד שה-F7U Cutlass הצליח לעבור את מהירות הקול בהצלחה עם עיצוב דומה. מפתחי המטוסים יצאו מהמבוי הסתום. רק לאחר שפותחו מערכות בקרת טיסה של "טוס על חוט" עיצוב כזה היה פרקטי, ומטוסים דוגמת הX-36, והF-117 נבנו, אם כי עיצובם שונה לגמרי ממבנה הX-4.